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热致相分离法制备高密度聚乙烯中空纤维微孔膜的研究

作　者: 阮文祥
导　师: 王建黎
学　校: 浙江工业大学
专　业: 化学工程
关键词: 热致相分离法 高密度聚乙烯 微孔膜
分类号: TQ340.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 44次
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内容摘要


本文研究了热致相分离（thermally induced phase separation，TIPS）法制备高密度聚乙烯（HDPE）中空纤维微孔膜的主要影响因素。分别采用浊点法和Haake流变扭矩测试法测得聚乙烯—液体石蜡（HDPE-LP）和聚乙烯—正十二醇／大豆油（HDPE-D／SO）混合体系的热力学相图。对熔体进行毛细管流变测试，确定两体系都属于切力变稀流体。考察了绕丝速率、氮气压差、计量泵流量和聚合物浓度等对中空纤维膜宏观结构的影响，确定了一套比较合理的纺丝工艺条件：聚乙烯质量分数30～50wt．％，体系的熔融温度180℃，喷丝头温度120～145℃，水浴温度50℃，空气间距10～20cm，纺丝压力0.20Mpa，计量泵流量1.4～4.5g／min，中空氮气压差15～25cmH2O柱，绕丝速度6.0～10.0m／min。通过比较不同条件下制备的高密度聚乙烯中空纤维微孔膜的微观结构、孔隙率、氮气和纯水通量、平均孔径，详细讨论了体系、拉伸比、萃取剂种类及萃取方式、聚乙烯的初始浓度、纺丝温度和间距、热定型条件对膜结构和性能的影响。研究表明选用30wt．％的高密度聚乙烯—正十二醇／大豆油混合体系，纺丝温度为145℃，间距为10cm，较优的拉伸比145％，采用紧张萃取，可制备得到膜的外径为500～1000μm，壁厚为100～260gm，平均孔径为0.2～0.75μm，孔隙率为29～55％，气体渗透通量为0.02～0.15cm3／cm2·s·cmHg，纯水渗透通量为15～110L／m2·h。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-15
第一章 TIPS法制备微孔膜原理  15-20
  1.1 前言  15
  1.2 相平衡热力学基础  15-18
  1.3 相平衡动力学基础  18-20
    1.3.1 平衡相图  18-19
    1.3.2 液-液相分离  19
    1.3.3 固-液相分离  19-20
第二章 TIPS法制备微孔膜的研究进展  20-27
  2.1 前言  20
  2.2 TIPS法制备微孔膜的主要影响因素  20-23
    2.2.1 聚合物初始浓度  20-21
    2.2.2 聚合物分子量  21
    2.2.3 稀释剂  21-22
    2.2.4 冷却速率  22
    2.2.5 萃取剂  22-23
  2.3 TIPS法制备微孔膜的其他因素  23
  2.4 TIPS法制备微孔材料的研究进展  23-26
    2.4.1 新型微孔材料  24-25
    2.4.2 TIPS—相转化制膜方法  25-26
    2.4.3 利用TIPS法制备复合膜材料  26
  2.5 展望  26-27
第三章 课题提出与研究思路  27-29
  3.1 TIPS法的优点  27
  3.2 原料的选择  27-28
  3.3 中空纤维膜的特点  28
  3.4 研究思路与内容  28-29
第四章 高密度聚乙烯—稀释剂体系热力学行为  29-38
  4.1 前言  29
  4.2 实验部分  29-31
    4.2.1 原料及仪器  29-30
    4.2.2 实验步骤  30-31
  4.3 结果与讨论  31-37
    4.3.1 高密度聚乙烯—液体石蜡体系  31-34
      4.3.1.1 浊点—DSC示差法  31-32
      4.3.1.2 Haake流变法  32-34
    4.3.2 高密度聚乙烯—正十二醇与大豆油体系  34-37
      4.3.2.1 浊点法  34-35
      4.3.2.2 Haake流变法  35-37
  4.4 小结  37-38
第五章 高密度聚乙烯中空原纤维制备  38-50
  5.1 前言  38
  5.2 理论基础  38-42
    5.2.1 纺丝液流变性  38-41
      5.2.1.1 剪切粘度  39-40
      5.2.1.2 拉伸粘度  40-41
    5.2.2 纺丝液可纺性  41-42
  5.3 实验部分  42-44
    5.3.1 原料及设备  42
    5.3.2 实验步骤  42-44
  5.4 结果与讨论  44-49
    5.4.1 剪切速率和温度对剪切粘度的影响  44-45
    5.4.2 绕丝速度对中空纤维结构影响  45-46
    5.4.3 氮气压差对纤维结构影响  46-47
    5.4.4 计量泵流量对纤维结构影响  47-48
    5.4.5 聚合物浓度对纤维结构影响  48-49
  5.5 小结  49-50
第六章 高密度聚乙烯中空纤维膜制备  50-80
  6.1 前言  50
  6.2 理论基础  50-52
  6.3 实验部分  52-53
    6.3.1 试剂  52
    6.3.2 拉伸实验  52
    6.3.3 萃取实验  52-53
  6.4 表征  53-55
    6.4.1 几何尺寸  53
    6.4.2 孔隙率  53
    6.4.3 微观结构  53
    6.4.4 气通量  53-54
    6.4.5 水通量  54-55
    6.4.6 膜孔径  55
    6.4.7 结晶度  55
    6.4.8 截留性能初试  55
  6.5 结果与讨论  55-78
    6.5.1 拉伸对膜的影响  55-62
      6.5.1.1 中空纤维膜孔径  56
      6.5.1.2 孔隙率  56-57
      6.5.1.3 微观结构  57-61
      6.5.1.4 气通量  61-62
      6.5.1.5 平均孔径  62
    6.5.2 萃取对膜的影响  62-68
      6.5.2.1 萃取剂种类  62-66
      6.5.2.2 萃取方式  66-68
    6.5.3 膜的其它影响因素  68-74
      6.5.3.1 体系  68-70
      6.5.3.2 聚乙烯的初始浓度  70-72
      6.5.3.3 纺丝温度  72-73
      6.5.3.4 纺丝间距  73-74
    6.5.4 膜的性能  74-78
      6.5.4.1 热定型对膜的性能影响  74-75
      6.5.4.2 膜的渗透通量  75-77
      6.5.4.3 膜的截留性能  77-78
  6.6 小结  78-80
第七章 结论  80-82
参考文献  82-85
致谢  85-86
攻读学位期间发表的学术论文目录  86

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 化学纤维工业 > 一般性问题 > 生产工艺
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